import org.omg.CORBA.PUBLIC_MEMBER;

import java.util.Stack;

public class Sort {
    /**
     * 插入排序
     * 时间复杂度（N*N）
     * 空间复杂的（1）
     * @param array
     */
    public static void insertSort(int[] array){
        for(int i=1;i<array.length;i++){
            int temp=array[i];
            int j=i-1;
            for (;j>=0;j--){
                if(temp<array[j]){
                    array[j+1]=array[j];
                }else{
                    break;
                }
            }
            array[j+1]=temp;
        }
    }

    /**
     * 希尔排序，分组进行插入排序，逐渐变得有序，再变为最后一组插入排序
     * 时间复杂度（N1.3-N1.5)
     * 空间复杂度（1）
     * @param array
     */
    public static void shellSort(int[] array){
        int gap=array.length;
        while(gap>1){
            gap/=2;
            shell(array,gap);
        }
    }
    private static void shell(int[] array,int gap){
        for (int i = gap; i <array.length ; i++) {
            int temp=array[i];
            int j=i-gap;
            for(;j>=0;j-=gap){
                if(temp<array[j]){
                    array[j+gap]=array[j];
                }else{
                    break;
                }
            }
            array[j+gap]=temp;
        }
    }

    /**
     * 选择排序，找到最小的下标和左边界交换
     * 时间复杂度(N*N)
     * 空间复杂度(1)
     * @param array
     */
    public static void selectSort(int[] array){
        for (int i=0;i<array.length; i++){
            int minindex=i;
            for(int j=i+1;j<array.length;j++){
                if(array[minindex]>array[j]){
                    minindex=j;
                }
            }
            swap(array,i,minindex);
        }
    }
    private static void swap(int[] array,int i,int j) {
        int tmp=array[i];
        array[i]=array[j];
        array[j]=tmp;
    }

    /**
     * 堆排序
     * 时间复杂度(n*logn)
     * 空间复杂度(1)
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array) {
        createHeap(array);
        int end=array.length-1;
        while(end>0){
            swap(array,0,end);
            siftDown(array,0,end);
            end--;
        }
    }

    /**
     * 创建大根堆
     * @param array
     */
    private static void createHeap(int[] array){
        for(int parent=(array.length-1-1)/2;parent>=0;parent--){
            siftDown(array,parent,array.length);
        }
    }

    /**
     * 向下调整
     * @param array
     * @param parent
     * @param len
     */
    private static void siftDown(int[] array,int parent,int len){
        int child=parent*2+1;
        while(child<len){
            if(child+1<len&&array[child+1]>array[child]){
                child+=1;
            }
            if(array[child]>array[parent]){
                swap(array,child,parent);
                parent=child;
                child=parent*2+1;
            }else{
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 冒泡排序
     * 时间复杂度：
     * 最好：有序O（N）
     * 最坏：O（N*N）
     * 空间复杂度O（1）
     * 稳定
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            boolean flg=true;
            for(int j=0;j<array.length-1-i;j++){
                if(array[j]>array[j+1]){
                    flg=false;
                    swap(array,j,j+1);
                }
            }
            if(flg){
               break;
            }
        }
    }

   /**
    * 快速排序
     * 时间复杂度：
     * 最坏情况下：有序，树的高度乘遍历次数（N*N）
     * 最好情况：每次分割都是左右各一半
     * O(N*logN)
     * 空间复杂度最坏O（N）
     * 最好O（logN）
     * 不稳定
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array){
        quick(array,0,array.length-1);
    }
    private static void quick(int[] array,int left,int right){
        //判断是否只有一个节点
        if(left>=right){
            return;
        }
        //找到三个数的中位数，换到左边界去
        swap(array,left,midThreeNum(array,left,right));

        //优化，最后几层趋于有序就用插入排序
        if(right-left+1<3){
            insertSort(array,left,right);
            return;
        }
        //获取分割后的基准值位置
        int pos=partition(array,left,right);
        //左右子树排序
        quick(array,left,pos-1);
        quick(array,pos+1,right);
    }
    private static void insertSort(int[] array,int left,int end){
        for(int i=left+1;i<=end;i++){
            int temp=array[i];
            int j=i-1;
            for (;j>=left;j--){
                if(temp<array[j]){
                    array[j+1]=array[j];
                }else{
                    break;
                }
            }
            array[j+1]=temp;
        }
    }
    //找到中位数下标
    private static int midThreeNum(int[] array,int start,int end){
        int mid=(start+end)/2;
        if(array[start]<array[end]){
            if(array[mid]<array[start]){
                return start;
            }else if(array[mid]>array[end]){
                return end;
            }else{
                return mid;
            }
        }else{
            if(array[mid]>array[start]){
                return start;
            }else if(array[mid]<array[end]){
                return end;
            }else{
                return mid;
            }
        }
    }
    //Hoare法
    private static int partition1(int[] array,int left,int right){
        //获取基准值
        int temp=array[left];
        //保留最左边位置，用于之后交换
        int i=left;
        while(left<right){
            while(left<right&&array[right]>=temp){
                right--;
            }
            while(left<right&&array[left]<=temp){
                left++;
            }
            swap(array,left,right);
        }
        swap(array,i,left);
        //返回基准位置
        return left;
    }
    //挖坑法
    private static int partition(int[] array,int start,int end){
        int temp=array[start];
        while(start<end){
            while(start<end&&array[end]>=temp){
                end--;
            }
            array[start]=array[end];
            while(start<end&&array[start]<=temp){
                start++;
            }
            array[end]=array[start];
        }
        array[start]=temp;
        return start;
    }

    /**
     * 非递归的快速排序
     * @param array
     */
    public static void quickSort2(int[] array){
        int left=0;
        int right=array.length-1;
        int par=partition(array,left,right);
        Stack<Integer> stack=new Stack<>();
        if(left<par-1){
            stack.push(left);
            stack.push(par-1);
        }
        if(right>par+1){
            stack.push(par+1);
            stack.push(right);
        }
        while(!stack.isEmpty()){
            right=stack.pop();
            left=stack.pop();
            par=partition(array,left,right);
            if(left<par-1){
                stack.push(left);
                stack.push(par-1);
            }
            if(right>par+1){
                stack.push(par+1);
                stack.push(right);
            }
        }
    }

    /**
     * 归并排序：递归实现
     * 时间复杂度：O(N*logN)
     * 空间复杂度：O（N）
     * 稳定
     * @param array
     */
    public static  void mergeSort(int[] array){
        mergeS(array,0,array.length-1);
    }
    private static void mergeS(int[] array,int left,int right){
        if(left==right)return;
        int mid=(left+right)/2;

        //分割
        mergeS(array,left,mid);
        mergeS(array,mid+1,right);

        //合并
  merge(array,left,right,mid);


    }
    private static void merge(int[]array,int left,int right,int mid){
        int s1=left;
        int e1=mid;
        int s2=e1+1;
        int e2=right;
        int[] temp=new int[right-left+1];
        int i=0;
        while(s1<=e1&&s2<=e2){
            if(array[s1]>array[s2]){
                temp[i++]=array[s2++];
            }else{
                temp[i++]=array[s1++];
            }
        }
        while(s1<=e1){
            temp[i++]=array[s1++];
        }
        while(s2<=e2){
            temp[i++]=array[s2++];
        }
        for (int j = 0; j <temp.length; j++) {
            array[left+j]=temp[j];
        }

    }

    /**
     * 非递归归并
     * @param array
     */
    public static  void mergeSort2(int[] array){
        int gap=1;
        while(gap<array.length){
            for (int i=0;i<array.length;i+=gap*2){
                int left=i;
                int mid=i+gap-1;
                int right=mid+gap;
                if(mid>=array.length){
                    mid=array.length-1;
                }
                if(right>=array.length){
                    right=array.length-1;
                }
                merge(array,left,right,mid);
            }
            gap*=2;
        }
    }

}
